Dilatometria
Dilatometria
A dilatometria (DIL) é uma técnica em que uma mudança dimensional (o comprimento ou volume) de um material sob tensão desprezível é medida em função da temperatura (por exemplo, expansão ou contração) enquanto o material é submetido a um programa de temperatura controlada numa atmosfera específica.
Ao determinar a alteração dimensional, é feita uma distinção entre os coeficientes de expansão linear e os coeficientes de expansão espacial.
Uma amostra vermelha num dilatómetro
Os seguintes resultados de medição podem ser determinados por dilatometria:
- Determinação do coeficiente de expansão térmica (CTE)
- Expansão térmica linear (ΔL)
- Temperaturas de sinterização e etapas de sinterização
- Determinação da transição vítrea (Tg)
- Mudança de fase
- Otimização dos processos de cozedura
- Alterações de volume (coeficiente de expansão da sala)
- Sinterização com controlo de velocidade (RCS)
- Decomposição
- Alteração da densidade
Coeficiente de expansão linear CTE
O coeficiente de expansão linear é tomado como uma propriedade para a alteração do comprimento. A amostra é colocada num suporte de amostras, que é empurrado para um forno. Uma haste de pressão feita do mesmo material que o suporte da amostra (vidro de quartzo, óxido de alumínio) transfere a expansão térmica da amostra para um transdutor de deslocamento, que mede o deslocamento. O deslocamento é medido em formato analógico ou digital.
As dimensões geométricas dos materiais alteram-se com as mudanças de temperatura. Isto pode ser descrito com o seguinte coeficiente linear de expansão térmica (CTE):
CTE linear = ΔL-1/ΔT-1/L
ΔL representa a variação do comprimento causada por uma variação da temperatura (ΔT) no comprimento (L) da amostra.
O transdutor de deslocamento está firmemente ligado à referência. Como a referência e a haste de pressão também são estendidas da mesma forma durante o aquecimento, a expansão da amostra é medida em relação ao material da referência. A expansão térmica real da amostra é então igual ao valor medido pelo transdutor de deslocamento mais a expansão de um pedaço de material de referência do mesmo comprimento que a amostra.
Dilatometria ótica
A dilatometria ótica pode ser utilizada para analisar processos de sinterização e a expansão linear térmica de materiais anisotrópicos e frágeis em particular, bem como amostras com geometrias complicadas. O ponto de amolecimento e as temperaturas de fusão dos materiais também podem ser determinados utilizando a determinação termomecânica sem contacto.
Como é que a dilatometria ótica funciona num aparelho de medição?
Na análise termo-ótica com um dilatómetro equipado com uma câmara, a amostra é irradiada com luz de um lado e as sombras são registadas no outro lado. Um computador utiliza os dados obtidos para calcular a alteração do comprimento da amostra.
Dilatometria ótica – imagem a preto e branco durante um processo de aquecimento
As normas seguintes referem-se a este método:
ASTM E831 – Método de ensaio padrão para a expansão térmica linear de materiais sólidos por análise termomecânica.
ASTM D696 – Este método de ensaio abrange a determinação do coeficiente de expansão térmica linear para materiais plásticos com um coeficiente de expansão superior a 1 µm/(m.°C) utilizando um dilatómetro para sílica vítrea.
ASTM E228 – Método de ensaio normalizado para a expansão térmica linear de materiais sólidos com um dilatómetro de haste de cisalhamento.